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      分布式無人機充電機庫的制作方法

      文檔序號:11659144閱讀:2297來源:國知局
      分布式無人機充電機庫的制造方法與工藝

      本實用新型涉及多旋翼無人機技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種無人機充電機庫。



      背景技術(shù):

      多旋翼無人機是一種具備懸停功能的無人機,幾年來發(fā)展迅猛。在航拍、維檢、植保、短時監(jiān)控等領(lǐng)域應(yīng)用越來越多。特別是對于大面積無人值守、特別惡劣的環(huán)境(比如水庫、電站),其代替人工進行值守、觀察,在增加工作效率的同時,大大降低了工作的危險和成本,是極具潛力的應(yīng)用。但是目前多旋翼無人機的瓶頸均在飛行時間短(30分鐘以內(nèi)),飛行距離短(2km以內(nèi))上,常常造成人隨機跑,不斷更換電池等情況。無人機實現(xiàn)了一定程度的人力資本降低,但由于能源的瓶頸,無法真正實現(xiàn)無人參與的任務(wù)執(zhí)行。

      例如,專利文獻(CN 205178593U)提出了利用太陽能對無人機進行充電的平臺構(gòu)想,但是對無人機使用場景構(gòu)想不足,僅僅滿足了充電,而沒有考慮無人機的無人狀態(tài)下的保護、通信,實用價值不高。本實用新型從無人機的應(yīng)用場景出發(fā),構(gòu)建了一個能與無人機通信、供無人機停泊,并再保護狀態(tài)下給無人機充電的系統(tǒng),填補了該技術(shù)領(lǐng)域的空白。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      本實用新型從無人機的應(yīng)用場景出發(fā),利用太陽能、無線充電、GPS/北斗定位等技術(shù)組合,實現(xiàn)了對無人機的停泊、保護、充電、定位的一體化應(yīng)用。該硬件可以幫助無人機真正意義上實現(xiàn)無人值守長航時飛行。

      本實用新型設(shè)計了一種可分布式安置的無人機充電機庫。機庫由機庫保護箱體、停機坪、無線充電模塊、單片機、可滑蓋的太陽電池板、蓄電池組、GPS/北斗定位通信模塊組成。

      機庫可自由分布于無電網(wǎng)區(qū)域,通過定位信號告知無人機的停泊位置,給貧電的無人機進行自主充電,充電過程中可以實現(xiàn)對無人機的保護。即使無充電需求的無人機也可以在惡劣的氣候中停泊在機庫中尋求庇護。

      機庫保護箱體由鋁合金或者不銹鋼等耐候性良好的金屬材料制成。表面進行涂漆、陽極化等表處理工藝。該箱體具有耐酸堿、防雨水、高強度、耐沖擊等特點,可以適應(yīng)各種惡劣氣候,向停泊于其中的無人機提供全方位的保護。在箱體的一側(cè)頂部,安裝有通信天線,發(fā)送定位信號,亦可根據(jù)需求擴展為數(shù)據(jù)傳輸天線。

      停機坪由高強度絕緣薄板材料制成。停機坪具備一定的升降功能,可以適應(yīng)不同大小的無人機停泊。絕緣薄板應(yīng)對紅外或者可見光的透明,便于無線充電模塊對無人機位置的光學(xué)搜索。絕緣薄板的厚度應(yīng)嚴(yán)格控制,避免降低無線充電的效率。

      無線充電模塊位于停機坪的下方,并緊貼停機坪薄板。應(yīng)當(dāng)根據(jù)所需充電功率進行選擇。小功率充電的采用感應(yīng)式無線充電模塊;大功率充電的采用諧振式無線充電模塊。無線充電模塊配有光學(xué)定位探頭和機械運動功能,以實現(xiàn)無線充電模塊能準(zhǔn)確接近無人機,并在有效傳輸范圍內(nèi)和無人機的無線充電接收模塊匹配。

      可滑蓋太陽電池板位于機庫保護箱體的頂部,既是機庫的主能源的供給,也是機庫的頂部保護板。在陽光充足的時候為整個機庫的蓄電池組充電,保持機庫的能量充盈。當(dāng)接收到無人機需要停泊的需求時,太陽電池板滑動打開,露出停機坪。當(dāng)無人機充滿電后,太陽電池板滑動打開,無人機從停機坪起飛。當(dāng)接收到無人機需要停泊保護的需求后,太陽電池板滑動打開,在無人機停泊后,滑動蓋上。太陽電池板的太陽電池板的封裝表面應(yīng)進行加厚處理,以應(yīng)付特別惡劣的天氣(比如冰雹、沙塵)及偶爾的無人機撞擊。

      蓄電池組根據(jù)成本和使用要求,可以采用鉛酸電池、功率型鋰電池、鋰硫電池、氫氧燃料電池等。蓄電池組應(yīng)具備同時向多架同時無人機充電的能力。蓄電池組應(yīng)該具備電壓、電流的監(jiān)測,便于檢修。

      本實用新型的有益效果在于:一體化解決了無人機的充電、停泊、保護、定位需求。太陽能發(fā)電降低了分布式安置的拉線成本;無線充電解決了無人機難定位不易接觸電充電的難題;機庫解決了無人機在惡劣環(huán)境下的生存能力,降低了無人機的維護成本。為真正意義上的無人機執(zhí)行長時間無人任務(wù)提供了可能。

      附圖說明

      圖1為分布式無人機充電機庫的結(jié)構(gòu)示意圖,

      圖2為圖1的分布式無人機充電機庫的B-B向視剖視圖,

      圖3為圖1的分布式無人機充電機庫的A-A向視剖視圖。

      圖4為分布式無人機充電機庫可滑蓋的太陽電池板打開露出停機坪時的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

      符號說明

      1、機庫保護箱體;

      2、停機坪;

      3、無線充電模塊;

      4、單片機;

      5、可滑蓋的太陽電池板;

      6、蓄電池組;

      7、GPS/北斗定位通信模塊;

      8、通信天線;

      9、驅(qū)動機構(gòu);

      10、光學(xué)定位探頭;

      11、XY雙軸移動平臺。

      實施例

      為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合附圖為例,對本本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實施方法僅用于解釋本實用新型,并不限定本實用新型。

      無人機充電機庫包括機庫保護箱體(1)、停機坪(2)、無線充電模塊(3)、單片機 (4)、可滑蓋的太陽電池板(5)、蓄電池組(6)、GPS/北斗定位通信模塊(7)。

      所述單片機(主控計算機)(4)、所述太陽電池板(5)和所述蓄電池組(6)構(gòu)成一級充電系統(tǒng),利用太陽電池板(5)將太陽能存儲于蓄電池中。

      所述無線充電模塊(3)和所述蓄電池組(6)構(gòu)成二級充電系統(tǒng),將蓄電池組(6)的電能充給貧電狀態(tài)的無人機。

      所述單片機(主控計算機)(4)控制太陽電池板(5)的滑蓋狀態(tài),驅(qū)動太陽電池板(5)蓋上保護無人機、或者驅(qū)動太陽電池板(5)打開,給供無人機停泊或起飛。

      優(yōu)選的,機庫保護箱體(1)選擇鋁合金或者不銹鋼等機加工而成。表面進行涂漆、陽極化等表處理工藝。在箱體的一側(cè)有通信天線(數(shù)據(jù)傳輸天線)(8)引出。箱體加工中應(yīng)劃分若干功能區(qū)域,如圖1~圖3所示,由下至上依次為蓄電池組安裝區(qū)、單片機安裝區(qū)、定位通信模塊安裝區(qū)、無線充電模塊安裝區(qū)、停機坪安裝區(qū)、太陽電池板安裝區(qū)。其中蓄電池組安裝區(qū)域應(yīng)注意絕緣保護和密封性能。蓄電池組(6)安裝區(qū)域應(yīng)盡量靠近箱體,便于散熱。

      單片機模塊(4)可以緊貼下底板,便于散熱。

      優(yōu)選的,停機坪(2)由高強度絕緣薄板材料制成。停機坪(2)具備一定的升降功能,可以適應(yīng)不同大小的無人機停泊。絕緣板的下方設(shè)有排水槽,能將雨水及時排除,同時保護下方的蓄電池組、單片機、定位通信模塊不受雨水侵蝕。

      優(yōu)選的,無線充電模塊位于停機坪的下方,并緊貼停機坪薄板。如圖1~圖3所示,無線充電模塊配有光學(xué)定位探頭(10),安裝于XY雙軸移動平臺(11)上。光學(xué)探頭(10)尋找無人機定位標(biāo)志并將信息反饋至單片機(4),由單片機(4)控制并指導(dǎo)平臺移動。無線充電模塊應(yīng)盡量選擇伸縮量大的導(dǎo)線,比如彈簧線,避免線束移動過程過緊繃斷或者過松夾卡。無線充電模塊開始充電后,應(yīng)切斷移動平臺電源,避免誤動。無線充電模塊(3)可根據(jù)無人機所需充電功率進行選擇,小功率的采用感應(yīng)式無線充電模塊,大功率的采用諧振式無線充電模塊。

      優(yōu)選的,在太陽電池板(5)安裝于機庫頂部的滑槽中,其蓋合由步進電機驅(qū)動,步進電機由單片機(4)的指令控制。在滑槽的兩側(cè)均配有限位器。太陽電池板應(yīng)當(dāng)對稱分布并同步蓋合,如圖4所示,避免不必要的重心偏移。

      優(yōu)選的,蓄電池組(6)根據(jù)成本和使用要求,可以采用鉛酸電池、功率型鋰電池、鋰硫電池、氫氧燃料電池等。蓄電池組的電壓、電流的監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)在機箱上設(shè)置面板進行現(xiàn)實,或者將數(shù)據(jù)通信模塊傳遞給控制終端。

      優(yōu)選的,各模塊(部件)在機庫保護箱體里的安裝順序是:單片機(4)、蓄電池組(6)、GPS/北斗定位通信模塊(7)、XY雙軸移動平臺(10)、無線充電模塊(3)、停機坪(2)、太陽電池板驅(qū)動機構(gòu)(9)、太陽電池板(5)。

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